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中国首台X射线自由电子激光装置首次获得飞秒尺度的X光照片

2021-06-27 09:59:53 新华网

  新华全媒+丨我国首台X射线自由电子激光装置首次获得飞秒尺度的X光照片

  记(ji)者从上海(hai)科技大学(xue)和中国(guo)科学(xue)院上海(hai)高等研究院获悉,我(wo)国(guo)首(shou)台X射线(xian)自由电子(zi)激光(guang)装置——上海(hai)软(ruan)X射线(xian)自由电子(zi)激光(guang)装置调试工作连续取(qu)得突破(po)性进展(zhan)。21日凌(ling)晨(chen)成功获得首(shou)批实验数据,首(shou)次获得飞(fei)秒尺(chi)度的“水窗”波段X光(guang)照(zhao)片。

  上海软X射线(xian)(xian)自(zi)(zi)由电(dian)子(zi)激(ji)光装(zhuang)置由“活细胞(bao)结构与功能成像等线(xian)(xian)站工程”和(he)“软X射线(xian)(xian)自(zi)(zi)由电(dian)子(zi)激(ji)光用(yong)户装(zhuang)置”共(gong)同(tong)(tong)构成,两个项(xiang)目同(tong)(tong)步建设,有机衔接(jie)。

  5月中旬,软X射线自由(you)电子(zi)激光用(yong)户装置连续取得突破性(xing)进(jin)展,先后在5.6纳(na)米(mi)、3.5纳(na)米(mi)、2.4纳(na)米(mi)和2.0纳(na)米(mi)波(bo)长,实现自由(you)电子(zi)激光放大出光,完(wan)成了“水(shui)窗”波(bo)段全覆(fu)盖。

  6月21日,活细胞(bao)结(jie)构与功(gong)能成(cheng)像(xiang)等(deng)线站(zhan)工程仅用了100飞(fei)秒(1飞(fei)秒等(deng)于1秒的1千万亿(yi)分之一),首(shou)次(ci)实(shi)现2.4纳米(mi)单发激光脉冲的相干衍(yan)射成(cheng)像(xiang),并完成(cheng)了对衍(yan)射图样的快速(su)图像(xiang)重建。

  从(cong)“产生光(guang)”到(dao)“应用(yong)光(guang)”,标志着我国在软(ruan)X射(she)线自由(you)电(dian)子(zi)激光(guang)研制(zhi)和使用(yong)方面已步入国际先进行列(lie)。上海软(ruan)X射(she)线自由(you)电(dian)子(zi)激光(guang)装(zhuang)置(zhi)也(ye)成(cheng)为(wei)国际上仅有的(de)两个实(shi)(shi)现“水窗”波段(duan)相干衍射(she)成(cheng)像实(shi)(shi)验的(de)自由(you)电(dian)子(zi)激光(guang)装(zhuang)置(zhi)之一(yi)。

  “水(shui)(shui)窗”是(shi)指波(bo)长在2.3纳(na)米到4.4纳(na)米范(fan)围的(de)软(ruan)X射(she)线(xian)波(bo)段(duan)。在此波(bo)段(duan)内,水(shui)(shui)对X射(she)线(xian)是(shi)透明(ming)的(de),但其(qi)它构成生命(ming)的(de)重(zhong)要元素(例(li)如(ru)碳等)仍会与X射(she)线(xian)相互作用(yong)。因(yin)而,水(shui)(shui)窗波(bo)段(duan)的(de)X射(she)线(xian),可用(yong)于活体生物细胞显微(wei)成像、非(fei)晶材料本(ben)质和相变机理、超快化学(xue)反应(ying)动(dong)态过(guo)程、超导的(de)电子结(jie)构动(dong)态过(guo)程等重(zhong)大(da)前沿课题的(de)研究,具有极其(qi)重(zhong)要的(de)科学(xue)应(ying)用(yong)价值。

  活细(xi)胞结构与(yu)(yu)功(gong)能(neng)成像(xiang)等(deng)线站(zhan)工(gong)程和软X射线自(zi)由(you)(you)电子激(ji)光用户装置(zhi)由(you)(you)国家(jia)发展和改革委员会与(yu)(yu)上海(hai)市政府共同出资建(jian)设。自(zi)2021年(nian)6月2日首次实现生物成像(xiang)实验站(zhan)通(tong)光后(hou),上海(hai)科(ke)技(ji)大学和中国科(ke)学院上海(hai)高(gao)等(deng)研究(jiu)院的项目团队密切协作、昼夜调试(shi),不断创造项目贯通(tong)调试(shi)和运行(xing)的加速度,取得了(le)首批(pi)相(xiang)干衍(yan)射实验数据(ju),实现了(le)数据(ju)的快速图样(yang)重组,为今后(hou)开展生物活体细(xi)胞成像(xiang)、新材料动(dong)态(tai)结构分析以及多物理场原位成像(xiang)等(deng)前(qian)沿科(ke)学研究(jiu)打(da)下了(le)基础。

  据(ju)悉,上(shang)海(hai)软X射(she)线自由电子(zi)激(ji)(ji)(ji)光(guang)装(zhuang)置(zhi)将(jiang)于2022年面向全(quan)世界开(kai)放运(yun)行。该装(zhuang)置(zhi)将(jiang)与已建(jian)成的上(shang)海(hai)同步辐射(she)光(guang)源、超强超短激(ji)(ji)(ji)光(guang)装(zhuang)置(zhi)和(he)在建(jian)的硬X射(she)线自由电子(zi)激(ji)(ji)(ji)光(guang)装(zhuang)置(zhi)等一起,在上(shang)海(hai)浦东张江构(gou)建(jian)具有全(quan)球影响力的光(guang)子(zi)科(ke)学(xue)设施集(ji)群和(he)光(guang)子(zi)科(ke)学(xue)研究中心。

(编辑:冯方)
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